过程控制与自动化仪表 第二版 (潘永湘 杨延西 赵跃 编著 著) 机械工业出版社 课后答案2
基于组态软件的液位单回路控制系统研究
基于组态软件的液位单回路控制系统研究摘要: 通过组态软件，结合实验设备，按照定值系统的控制要求，依据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，可以设计一个包含组态画面、并且应用组态控制程序的液位单回路模拟过程控制系统。
该文就是以工控组态软件MCGS为载体，为用户构建工业自动控制、系统监控功能的平台。
应用组态软件来检测、控制液位，设计简单，控制灵活，应用性很高。
关键词:液位单回路控制组态PID 调试工业控制深入各个领域，比如电力、冶金、石化、环保、交通、建筑等行业。
在各种控制领域中最基本的控制就是过程控制系统，即便是复杂、高水平的过程控制系统，基本的过程控制系统也要占70%以上。
基于组态软件的过程控制系统直观、简单、特别适用于教学。
1 液位控制系统硬件设计(图1）这是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高值；并设法减小或消除干扰，这种影响主要来自系统内部或外部（电机运行参数、仪表指示误差等等）。
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
2 组态软件应用设计2.1 数据库的创建新建MCGS工程文件，命名为“液位控制系统”。
在实时数据库窗口页创建数据对象，实时数据的定义一句工作需要可分为以下几部分：通信、控制变量和参数、控制方式、控制算法、存盘数据、报警等。
2.2 画面设计与动画连接2.2.1 液位控制系统流程根据工艺和功能要求设计，由水箱、传感器\变送器、控制器和执行器构成一个闭环控制系统。
2.2.2 系统流程制作与控件的动画连接应用绘图工具绘制水箱和储水箱：从对象元件库中选出显示仪表、调节阀、水泵、传感器和手动阀，插入到用户窗口；插入位图：PC机和RS-232转换器；从对象元件库插入水路管道，并在其上面覆盖有流动块；各电器元器件之间进行电气连接。
《工业自动化仪表与过程控制》课程(课程代码02299)考试大纲剖析
附件4广东省高等教育自学考试《工业自动化仪表与过程控制》课程（课程代码：02299）考试大纲目录Ⅰ课程性质与设置目的的要求Ⅱ课程内容与考核目标第一章绪论一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第二章被控过程的数学模型一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第三章检测变送仪表一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第四章过程控制仪表一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第六章单回路控制系统的设计一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第七章提高控制质量的控制系统一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第八章满足特定要求的过程一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求第九章先进控制系统一、学习目的与要求二、考试内容三、考核知识点四、考核要求Ⅲ有关说明与实施要求一、本课程的性质及其在专业考试计划中的地位二、本课程考试的总体要求三、自学方法指导四、关于命题考试的若干要求附录：题型举例Ⅰ课程性质与设置目的要求《自动化仪表与过程控制》是广东省高等教育自学考试工业自动化（独立本科段）专业必考的专业课，是为了培养和检验自学应考者对自动化仪表与过程控制系统的基本概念、基本原理、基本知识与基本技能的理解而设置的一门基础专业课。
《自动化仪表与过程控制》这门课程设置的宗旨是为了适应企业广泛兴起和迅速发展的企业信息化、现代化需要，为了满足社会对现代化过程控制系统的技术人才和管理人才以及市场服务人才的迫切需要。
相对于其他课程，自动化仪表与过程控制具有明显的实践性、科学性与操作性特征，其典型特点内在地决定了该课程明显有别于其他的课程，因此，在考试命题中应充分体现本课程的性质和特点。
设置本课程的目的要求是：使自学应考者能够较全面、系统地学习掌握自动化仪表与过程控制系统的概念、基本原理和基本分析方法，掌握过程控制系统的建模理论、设计方法，明确过程控制系统的被控制对象、被控量、调节器和执行器以及检测装置等主要环节，以保证过程控制系统达到工业要求的动态和静态性能指标；同时，较为娴熟地运用相关的基本知识和技能，培养理论知识扎实、实际操作能力过硬的技术人才和管理人才。
《过程控制及自动化仪表》潘永湘配套二精品PPT课件
仪表精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。在工业上应用时,对检测仪表精确 度的要求,应根据生产操作的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的误 差允许范围来确定,这样才能保证生产的经济性和合理性。
p9
参数检测与变送概述——仪表基本特性
例1-1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时得到的最大绝对误 差为±4℃，试确定该仪表的引用相对百分误差与准确度等级。
'
100%
x
③引用相对误差-----是指绝对误差与仪表的量程之百分比。
100 %
xmax xmin
基本误差：仪表在规定的标准工作条件下所具有的误差。
标准条件:220V±5％、（50±2）Hz、（20±5）℃、湿度65％±5％
附加误差-----指仪表超出规定的正常工作条件时所增加的误差。 允许误差-----指仪表的示值或性能不允许超过某个误差范围。
p11
参数检测与变送概述——仪表基本特性
变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内 进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反 行所得到的两条特性曲线之间的差值。
变差
最大绝对差值 标尺上限值 标尺下限值
100 %
仪表的变差不能超出仪表精度允许的误差， 否则应及时检修。
• 疏忽（粗大）误差-----指观察人员误读或不正确使用仪器与测 试方案等人为因素所引起的误差。
p8
参数检测与变送概述——仪表基本特性
固有特性：精确度、非线性误差、灵敏度、分辨率、变差、漂移 、动态误差。
仪表精度＝ 绝对误差的最大值 仪表量程
100 %＝ (x x0 )max 100 % ab
过程控制系统与仪表-习题答案
过程控制系统与仪表-习题答案过程控制系统与仪表王再英刘淮霞陈毅静编著习题与思考题解答机械⼯业出版社第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制⽅案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的⼀种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪⼏部分组成？解答：过程控制系统：⼀般是指⼯业⽣产过程中⾃动控制系统的变量是温度、压⼒、流量、液位、成份等这样⼀些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类⽅法，通常过程控制系统可分为哪⼏类？解答：分类⽅法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压⼒控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号⽅式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、⾃适应控制系统等；按其动作规律来分，有⽐例（P）控制、⽐例积分（PI）控制，⽐例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？⼆者之间有什么关系？被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
过程控制仪表 教学大纲
过程控制仪表一、课程说明课程编号：090011Z10课程名称：过程控制仪表/Instruments for Process Control课程类别：专业课学时/学分：32/2 (其中实验学时：4)先修课程：电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制理论等适用专业：测控技术与仪器,电气工程及自动化教材、教学参考书：1.潘永湘、杨延西、赵跃编著.过程控制与自动化仪表.北京：机械工业出版社.2007年；2.林德杰主编.过程控制仪表及控制系统.北京：机械工业出版社.2009年；3.王再英,刘淮霞,陈毅静编著.过程控制系统与仪表.北京：机械工业出版社.2006年；4.潘永湘、杨延西、赵跃编著.过程控制与自动化仪表.北京：机械工业出版社.2007年二、课程设置的目的意义本课程是为测控技术与仪器等电气信息类本科专业的专业选修课程。
通过了解过程控制仪表的发展概况和分类方法，重点掌握包括变送器、调节器和执行器在内的模拟及数字式的调节仪表和装置，培养学生具有使用过程控制仪表和装置构成过程控制系统的能力，为学生后续课程和毕业设计以及今后的工作打下良好的基础。
三、课程的基本要求知识：了解过程控制仪表、系统的概念、组成、分类和发展概况；掌握变送器、执行器、单元控制器的基本工作原理和典型电路分析；掌握差压变送器、温度变送器的工作原理及智能变送器原理与使用方法；掌握防爆安全常识与防爆安全栅原理；掌握P、PI、PD、PID调节器的调节原理及特性；掌握基型PID调节器的工作原理及特性；掌握数字调节器设计方法与参数整定；掌握气动执行器和电动执行器的工作原理及使用方法。
能力：将过程控制仪表与装置及相关先修课程知识综合应用于一般工程问题，正确表达符合需求的工艺过程中参量测量问题及其转化测量问题的能力；依据功能与性能要求和应用环境提出可满足需求的系统解决方案，在学习、讨论和解决工业生产应用实际问题的过程中，积累经验知识并培养创新意识，提高发现、分析、解决问题的能力。
过程控制课程设计
1系统描述1.1概述喷雾干燥设备在1901年首次用于奶粉工业的生产，在20世纪20年代才正真用于奶粉工业的生产，20世纪40年代末才在我国开始使用。
最早的结构是属于压力箱式，物料的雾化为双流体式，动力消耗量大。
到1958年，轻工部在黑龙江推广畜力小型压力式喷雾干燥法生产奶粉，1955年哈尔滨松花江牛奶厂首次用离心喷雾的方法生产奶粉。
这两种形式都是平底结构，每工作一个班次人工出粉一次。
20世纪60年代中期，箱式压力干燥设备出现了锥底螺旋出粉器（搅龙）的结构形式。
第一台立式多喷头压力喷雾干燥设备诞生在20世纪70年代初期，它的出现是喷雾干燥设备的有效容积缩小近一半，而且不用搅龙，连续出粉。
20世纪80年代又生产了喷头立式压力喷雾干燥设备，它在奶粉工业中的应用是推动我国乳粉工业技术进步的一个关键环节，为促进我国奶粉工业的迅速发展奠定了基础。
为了提高牛奶液体干燥的速度，质量，提高牛奶液体转变为成品的生产效率，需要一套稳、准、快的控制系统，因为喷雾干燥设备有可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点，此课程设计要完成喷雾式奶粉干燥控制系统设计。
1.2控制任务本次课程设计主要是针对温度，通风量，液位流量等控制系统进行动态性能和稳态误差分析，看是否达到一定的性能指标的要求，如若不能达到要求则必须对系统进行校正，利用合适的参数整定，使系统达到稳、准、快。
2系统建模本次设计以牛奶的干燥过程来设计干燥器。
由于牛奶属于胶体物质，激烈搅拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用高位槽的办法。
浓缩的牛奶由高位槽流经过滤器A或B，滤去凝结块和其它杂质，并从干燥器顶部由喷嘴喷下。
有鼓风机将一部分空气送至干燥器，用蒸汽进行加热，并将与来自鼓风机的另一部分空气混合，经风管送往干燥器，由下向上吹，以便蒸发掉乳液中的水分，使之成为粉状物，并随湿空气一起由底部送出进行分离。
生产工艺对干燥后的产品质量要求很高，水分含量不能波动太大，因而，需要对干燥的温度进行严格控制。
过程控制与自动化仪表培训课件
现代自动控制技术的主要特点：
1、功能综合化，控制与管理一体化已成为趋势， 其应用领域和规模越来越大。
2、技术密集化、系统集成化，是控制技术、通 讯技术、计算机技术相结合的产物。
图2为室温自动控制系统，自动化仪表代替了人。
恒温室
送风
1
3
4
TC M
回
2
风
TT
热水 回水
图2 室温自动控制系统示意图 1—热水加热器；3—控制器； 2—传感变送器；4—执行器
过程控制系统的定义：
为实现对某个工艺 参数的自动控制，由相 互联系、制约的一些仪 表、装置及工艺对象、 设备构成的 一个整体。
本章要点
1）掌握过程控制的概念、要求和任务， 了解过程控制的发展状况；
2）掌握过程控制系统的组成、特点、类型 及其性能指标；
3）了解过程控制系统设计步骤和仪表的类 型与发展；
4）掌握仪表的信号制及防爆系统的构成。
电站锅炉及其辅助设备系统
电站锅炉及其辅助设备系统简图
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图1 室温人工控制示意图
眼看——用传感器或变送器将温度信号转换为 控制器可接受的信号。
脑想——控制器将输入的实测温度信号和要求 值进行比较（相减求偏差) ,并按偏差值计算出控制 量。
动手——人工调整阀门开口，执行器完成控制 器命令。
人工控制受制于人的经验和注意力，控制不精 确。而自动控制按设定好的方案进行计算控制， 可以做到精确的、恰当的控制。
控变量经过一段时间后，逐渐趋向原来的或新的平衡 状态。
衰减振荡过程的过渡过程较短，经常采用。
单调过程的过渡过程较慢 ，被控变量长时间地偏 离给定值，一般不采用，只是在生产上不允许被控变 量有波动的情况下才采用。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
[标签:标题]篇一：自动化仪表与过程控制课后答案自动化仪表与过程控制课后答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处？P5 第二段0-3什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分？P5~60-4什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。
b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2 热电阻测温有什么特点？为什么热电阻要用三线接法？答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。
b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。